VÝPOČET OPTIMÁLNÍHO TEPLOTNÍHO ROZDÍLU V TEPELNÝCH SÍTÍCH – téma vědeckého článku o stavebnictví a architektuře přečtěte si text výzkumné práce zdarma v elektronické knihovně CyberLeninka

Abstrakt vědeckého článku o stavebnictví a architektuře, autor vědecké práce — Jašina Ja. I.

Článek představuje metodu pro výpočet optimálního teplotního rozdílu v tepelných sítích. Jsou zvažovány metody regulace přenosu tepla v systémech zásobování teplem. Je posuzován nejefektivnější teplotní rozdíl v přívodním a vratném potrubí.

Podobná témata vědeckých prací o stavebnictví a architektuře, autor vědecké práce — Jašina Ja. I.

VÝPOČET SPOTŘEBY TEPLA V OBLASTI
METODY ŘÍZENÍ REŽIMŮ TEPELNÉ SÍTĚ
Modelování moderních centralizovaných systémů vytápění

Vlastnosti matematických modelů moderních instalací spotřebovávajících teplo v centralizovaných systémech zásobování teplem

RYSY FUNGOVÁNÍ TEPELNÝCH ELEKTRÁREN V TRŽNÍ EKONOMICE
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

Text vědecké práce na téma “VÝPOČET OPTIMÁLNÍHO TEPLOTNÍHO ROZDÍLU V TEPELNÝCH SÍTÍCH”

VÝPOČET OPTIMÁLNÍHO TEPLOTNÍHO ROZDÍLU V TEPELNÝCH SÍTÍCH

Článek představuje metodu pro výpočet optimálního teplotního rozdílu v tepelných sítích. Jsou zvažovány metody regulace přenosu tepla v systémech zásobování teplem. Je posuzován nejefektivnější teplotní rozdíl v přívodním a vratném potrubí.

Klíčová slova: energetická účinnost, centralizované zásobování teplem, metody regulace tepelného zatížení, teplotní rozdíl v tepelné síti.

Rusko patří mezi země s vysokou úrovní centralizace zásobování teplem. Zdroji tepla ve většině velkých měst jsou tepelné elektrárny nebo kotelny, ze kterých se tepelná energie pohybuje po sítích pro ohřev vody.

Účinnost centralizovaných systémů zásobování teplem závisí na provozních režimech tepelných sítí a systémů spotřeby tepla. Neefektivní provoz systémů zásobování teplem vede k nadměrnému vynakládání zdrojů, takže úkol optimalizace režimů a regulace tepelných a hydraulických provozních režimů systémů je poměrně relevantní.

Centralizovaný systém zásobování teplem je propojený komplex zdrojů tepla, tepelných sítí a spotřebitelů tepelné energie. Na systémy zásobování teplem jsou napojeny především tři typy tepelné zátěže: vytápění, ohřev teplé vody a větrání. Obr. 1 znázorňuje přibližný vztah mezi těmito zátěžemi.

Tato zatížení mají odlišné sezónní a denní vzorce spotřeby.

Vypočítané tepelné zatížení topných systémů obytných a veřejných budov, jejichž objemy jsou známé, větracích systémů a systémů zásobování teplou vodou se určuje v souladu s [1, s. 141].

Obr. 1. Vztah mezi typy tepelného zatížení

Tepelné zatížení odběratelů se liší v závislosti na mnoha faktorech. Vytápění a větrání jsou sezónní zatížení a závisí především na teplotě venkovního vzduchu, dále na směru a rychlosti větru, slunečním záření, vlhkosti vzduchu atd. Zásobování teplou vodou je celoroční zatížení a závisí na vybavení obytných a veřejných budov, složení obyvatelstva a pracovním harmonogramu, jakož i na provozním režimu veřejných služeb – lázní, prádelen.

Pro zajištění vysoce kvalitní dodávky tepla a ekonomického provozu tepelných elektráren nebo kotelen se volí nejefektivnější metoda regulace.

Školitel: Albert Nikolajevič Starikov – kandidát technických věd, docent, Vladimirská státní univerzita Alexandra Grigorjeviče a Nikolaje Grigorjeviče Stoletovových, Rusko.

Pro studium účinnosti a stanovení optimálního teplotního rozdílu v přívodním a vratném potrubí topné sítě byla jako příklad vybrána oblast podél ulic Chaplin-Molodezhnaya-Deputatskaya v Tjumeni.

První fází návrhu tepelných sítí a vývoje schémat zásobování teplem bylo stanovení spotřeby tepla dodávaného spotřebitelům. Stanovení se provádí pro každý typ spotřeby tepla.

Pro optimalizaci průtoku a teploty vody v topných sítích se volí vhodná regulační metoda.

Podle místa realizace regulace se rozlišuje regulace centrální, skupinová, lokální a individuální. Centrální regulace se provádí u zdroje tepla (kogenerační jednotka nebo kotelna) dle charakteristického tepelného zatížení.

Skupinová regulace se provádí v centrálních vytápěcích stanicích pro skupinu homogenních spotřebitelů. V centrální vytápěcí stanici se udržují zadané parametry teplonosné látky (průtok a teplota).

Lokální regulace se provádí na vstupu odběratele pro další změny parametrů nosiče tepla s přihlédnutím k místním faktorům.

Individuální regulace je zajištěna přímo u spotřebičů tepla.

Centrální regulace přenosu tepla v topných systémech je možná pomocí několika metod.

Kvalitativní regulace se provádí změnou teploty při konstantním průtoku teplonosné látky. Kvalitativní metoda je nejběžnějším typem centrální regulace sítí pro ohřev vody.

Při kvantitativní regulaci tepla se průtok teplonosné látky mění, zatímco její teplota v přívodním potrubí zůstává konstantní.

Kvalitativní a kvantitativní regulace se provádí společnou změnou teploty a průtoku chladicí kapaliny.

Přerušované regulace se dosahuje dočasným vypnutím systémů, tj. přerušením dodávky chladiva. Složitost této metody omezuje možnost jejího širokého použití.

V naší zemi je kvůli klimatickým podmínkám hlavní zátěží vytápění, takže regulace se provádí změnou topné zátěže v závislosti na venkovní teplotě vzduchu. Za tímto účelem se sestavují centrální regulační plány.

Pro výběr optimálního teplotního rozdílu se porovnávají tři teplotní režimy^/ha: 130/70 °C, 140/70 °C a 150/70 °C.

Určíme, jak se mění teplota chladicí kapaliny v přívodním potrubí, C [2, s. 261]:

Teplota chladicí kapaliny ve zpětném potrubí topné sítě. C:

Vypočítaná teplotní hlava topného zařízení. C: T3 + T2

Odhadovaný teplotní rozdíl síťové vody v místním systému. C:

kde je průměrná teplota vnitřního vzduchu ve vytápěných budovách, pro obytné a veřejné budovy, °C;

— vypočítaná teplota venkovního vzduchu pro návrh topného systému, °C;

^— teplota venkovního vzduchu v rozmezí od +8 C do vypočítané teploty pro návrh topného systému, rovnající se -35 C;

T1 — vypočítané teploty síťové vody v topné síti v přívodním potrubí, vratném potrubí a do topného systému, °C.

Teplotní grafy jsou konstruovány pomocí výše uvedených vzorců a ukazují, jak se mění teploty chladicí kapaliny při změně teploty venkovního vzduchu v rozsahu od vypočítané teploty pro vytápění do teploty na konci topného období (viz obr. 2).

Obr. 2. Teplotní graf: ‘ a je teplota v přívodním potrubí, rovna 130 °C; ‘ I je teplota v přívodním potrubí, rovna teplotě v přívodním potrubí, rovna

150°С; ‘ — — teplota ve zpětném potrubí

Dále se výpočet spotřeby chladiva pro vytápění, větrání a ohřev teplé vody provádí v souladu s [1, s. 180].

Dalším krokem je hydraulický výpočet všech teplotních rozdílů. Na základě těchto výpočtů byla pro každou variantu stanovena specifická materiálová charakteristika topné sítě, m-:

kde n je vnější průměr potrubí, m; 1 je délka vypočítaného úseku, m. Výpočtová data jsou shrnuta v tabulce 1.

Specifické materiálové vlastnosti topné sítě

Odhadovaný teplotní rozdíl ‘ ‘ ■■■ ,°С Hodnota Bahno, m2

Rozdíl mezi specifickými materiálovými charakteristikami pro rozdíly 140/70 a 150/70 je nevýznamný. Na základě údajů v tabulce 1 je nejúčinnější teplotní rozdíl v potrubí 140/70 °C.

Toto hodnocení je však předběžné.

Účinnost centralizovaných systémů zásobování teplem je určena především správnou volbou konstrukčních parametrů teplonosné látky. Tento úkol je komplikován nejednoznačným vlivem některých technických parametrů na ekonomické ukazatele potrubí. Obrázek 3 ukazuje jednu z možností vztahu mezi nimi [3, s. 57].

Nejefektivnější vypočítaný teplotní rozdíl určujeme na základě minimálních celkových ročních snížených nákladů, přičemž jsme předem předpokládali, že roční náklady na palivo budou ve všech variantách stejné, v rublech/rok [4, s. 400]:

3 = to [a já ■ 0Тьь a + to,

kde Itopl jsou roční náklady na palivo, RUB/rok;

Зт.с — roční snížené náklady na topnou síť, rublů/rok;

Иэ — roční náklady na čerpání vody, rublů/rok;

ITP — roční náklady spojené se ztrátami tepla, RUB/rok;

Problém je řešen metodou variantních výpočtů.

Kapitálové investice do tepelné sítě závisí na materiálových charakteristikách této sítě. Kapitálové investice do tepelné sítě se vypočítávají pomocí vzorce, rublů/rok:

kde XI je celková délka všech potrubí v síti, m; at.s a bt.s jsou konstantní nákladové faktory; M je měrné tepelné zatížení topné sítě, m2.

Obr. 3. Vzájemný vztah technických a ekonomických parametrů tepelné sítě

Náklady na čerpání teplonosné látky jsou významnou položkou provozních nákladů v sítích pro vytápění vodou. Zahrnují především náklady na elektřinu spotřebovanou k pohonu síťových čerpadel.

Roční náklady na čerpání vody dvoutrubkovou topnou sítí se určují podle vzorce, RUB/rok:

kde Zэ je cena elektřiny, RUB/kWh;

1 — délka topné sítě, m;

a — součinitel lokální tlakové ztráty;

p — počet provozních hodin čerpacích jednotek tepelné elektrárny, h;

vp — spotřeba vody v hlavové části, kg/h;

Yap je specifický tlakový spád v horní části, Pa/m;

p je hustota vody, kg/m3.

11— Účinnost čerpací jednotky. Při provádění technicko-ekonomických výpočtů je návrh izolace tepelného potrubí obvykle neznámý, protože pracovní výkresy se vypracovávají v pozdějších fázích návrhu. Proto se výpočet tepelných ztrát v síti v počáteční fázi návrhu a jejich nákladové posouzení provádí pomocí agregovaných ukazatelů.

Roční náklady spojené se ztrátami tepla se vypočítají podle vzorce, RUB/rok:

^TL ~~ ^t’Sti — ^t’Atl’^uSCh (9), kde zm jsou náklady na teplo, rubl/GJ; O™ jsou roční tepelné ztráty, kW;

Musl = M+0,15^1 — podmíněná materiálová charakteristika topné sítě, vypočtená na základě vnějšího povrchu izolace.

kde k je konvenční součinitel přestupu tepla tepelné trubky, vztažený k vnějšímu povrchu izolace, W/(m2°);

Tcp — průměrné roční teploty teplonosné látky a okolí, °C; t — počet hodin provozu tepelné sítě, h/rok; β — součinitel lokálních tepelných ztrát. Výsledky výpočtů jsou shrnuty v tabulce 2.

Celkové roční náklady v současné hodnotě

т1=130°С т1=140°С т1=150°С

Snížené náklady na elektřinu, RUB/rok 11343,98 10027,01 7302,23 XNUMX XNUMX XNUMX

Roční spotřeba energie Qэ, kW*h 708998,53 626688,21 456389,35

Příkon čerpadel, kW 134,3 118,7 86,4

Náklady na tepelné ztráty, RUB/rok 2133,64 2186,05 2223,96

Roční tepelné ztráty, RUB/rok 1557,40 1595,66 1623,33

Roční tepelná ztráta na jednotku konvenční materiálové charakteristiky 1,900 1,961 1,995

Snížené náklady na tepelné sítě, RUB 33269,84 32912,2 32902,68 XNUMX XNUMX XNUMX

i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

Kapitálové investice do tepelných sítí, RUB/rok 166349,2 164561 164513,4 XNUMX XNUMX XNUMX

Celkové roční náklady na současnou hodnotu, RUB/rok 179826,82 176774,06 174039,59 XNUMX XNUMX XNUMX

Výběr optimální varianty se provádí na základě minimálních ročních redukovaných (vypočítaných) nákladů З=тш.

Na základě výsledků získaných během studie lze usoudit, že nejvíce

Optimální teplotní rozdíl chladicí kapaliny v přívodním a vratném potrubí je ‘1 ‘ ■■ = 150/70°С.

1. Manyuk V. I., Kaplinskij Ja. I., Chiž E. B., Manyuk A. I., Iljin V. K. Seřízení a provoz sítí pro ohřev vody. Příručka – 3. vydání, přepracované a doplňkové – M.: Stroizdat, 1988 – 432 s.;

2. Zinger N. M. Hydraulické a tepelné režimy topných systémů – druhé vydání, přepracované. – M.: Energoatomizdat, 1986-320 m.;

3. Kononova M. S. Stanovení optimálních parametrů pro přepravu chladiva v tepelných sítích – Sibstrin “Zprávy univerzit. Stavba” č. 11-12, listopad-prosinec 2005, s. 56-61.

4. Sokolov E. Ya. Dálkové vytápění a tepelné sítě: Učebnice pro vysoké školy/E. Ya. Sokolov, – 7. vydání, stereotypní. – M.: Vydavatelství MPEI, 2001. – 472 s.

YASHINA YANA IGOREVNA — postgraduální studentka, Vladimir State University pojmenovaná po Alexander Grigorievich a Nikolai Grigorievich Stoletov, Rusko.

Během topného období je velmi důležité udržovat ve vašem bytě normální teplotu. Aby se v zimním období udržela požadovaná teplota, pracovníci CZT vypracovávají speciální harmonogram a pracují podle něj. Pro obytné budovy se počítají speciální teplotní plány.

Teplotní podmínky se v různých regionech země liší. To závisí na povětrnostních podmínkách regionu a na statistikách z minulých let. Ale o tom budeme hovořit podrobně o něco níže. Další informace o tom, jak vypočítat tepelné ztráty v tepelných sítích, naleznete v článku na našem webu.

Závislost teploty chladicí kapaliny na počasí

Graf je sestaven podle logického schématu – čím nižší je venkovní teplota vzduchu, tím vyšší bude pro chladicí kapalinu. Z toho vyplývá i vyšší teplota v bytě. Na tomto poměru je založena práce podniků, které zásobují město teplem. Regulace dodávaného tepla do bytového domu vychází z průměrné teploty za den a je neustále regulována. Pokud je například venku přes den minus 10 °C a v noci minus 20 °C, přenos tepla bude probíhat podle plánu při minus 15 °C.

Přečtěte si o testování topných sítí na maximální teplotu chladicí kapaliny v článku na našem webu.

Graf teploty chladicí kapaliny

Podívejme se, jaké teplotní grafy jsou relevantní pro domovní systémy a pro hlavní topné systémy.

Podívejme se na příklad použití grafu. Dejme tomu, že venkovní teplota je minus 15 stupňů. Topné sítě pracují podle teplotního plánu 130/70, což znamená, že při -15 °C by teplota chladiva v přívodním potrubí topné sítě měla být 94,8 stupňů, v přívodním potrubí topného systému – 77,9 °C s rozpisem 105/70 nebo 71,5 °C při rozpisu 95/70. Teplota vody za topným systémem by měla být 51,7 °C.

Vícepodlažní budovy mají převážně ústřední vytápění. Zdroje, které zajišťují dodávku tepla po celé topné období, kotelny a kogenerační jednotky. Chladicí kapalinou je zde voda. Zahřeje se na požadovanou teplotu. Horká voda prochází celým cyklem systémem a vrací se zpět. Dochází k opětovnému zahřívání. Je třeba vzít v úvahu, že teplota vzduchu se neustále mění. Z tohoto důvodu je vhodné regulovat režim dodávky topení tak, aby spotřebitel neustále dostával optimální teplotu. Kam zmizely regulátory tlaku z ruského trhu se dozvíte v článku na našem webu Regulaci tepla z centrálního systému lze provést dvěma způsoby:

1. Kvalitativní – když je udržován průtok vody, ale mění se její teplota;
2. Kvantitativní – při změně průtoku chladicí kapaliny.

Všeobecné informace

V této sekci analyzujeme základní a obecné informace o našem tématu (všechny informace byly převzaty z otevřených zdrojů a lze je najít jedním kliknutím).

Venkovní teplota

Celková teplota otopného intervalu, která je zahrnuta v návrhu otopné soustavy, je průměrná teplota sestavená ze statistik za posledních padesát let. Z tohoto období se zpravidla odebírá nejchladnějších osm let a na základě vyšetření se získá průměrná teplota. Jak se zbavit vodního kladiva a neutratit spoustu peněz, se dozvíte v článku na našem webu: Mohlo by vás zajímat:

• Proč to brát padesát let?
• Proč z těchto padesáti let trvá jen 8?
• Proč je technika taková?

Tato metoda je poměrně všestranná. Jeho hlavní výhodou je, že lidé budou připraveni na extrémně chladné zimy, které vzhledem ke geografické poloze naší země nastávají jednou za pár let. Další výhodou této techniky je, že se na vytápění nevynakládají prostředky navíc, protože je stanoven konkrétní cíl a na to budou potřeba určité prostředky, a v měřítku například mikrodistriktu se už bavíme o obrovských částkách.

Se zařízením pro výměnu tepla prezentovaným na našich webových stránkách se můžete seznámit kliknutím na odkaz.

Cílová pokojová teplota

Hned je třeba říci, že teplotu v místnosti neovlivňuje pouze vytápění a zvolená teplota. Kromě toho všeho existují také další velmi důležité faktory, které jsou uvedeny níže:

1. Teplota vzduchu venku. Nejzřetelnější ze všech faktorů je, že čím níže bude venku, tím více tepla bude z vašeho bytu unikat.
2. Přítomnost větru. Pokud žádné není, není třeba se obávat, ztratíte příliš málo tepla, abyste si toho všimli. A pokud je rychlost větru například 30 metrů za sekundu, pak to povede k poměrně velkým tepelným ztrátám celého domu.
3. Přemýšleli jste někdy, jak dobře jsou vaše okna a dveře vyztužené a izolované, zda jsou ve zdech nějaké náhodné praskliny? Nejčastěji se vyskytují v blízkosti oken a dveří. Máte také vyztuženou a zateplenou fasádu? Pokud je vaše odpověď ne, pak je to příliš špatné, ztrácíte kvůli tomu obrovské množství tepla. Nezapomeňte vše zkontrolovat a opravit. To je ostatně velmi důležité.

Zajímavost: nyní je trend k výstavbě výškových budov s nejvyšší úrovní tepelné izolace.

Teplotní normy v místnostech pro různé účely

1. V bytě: v obytných místnostech by měla být minimálně 20°C, v ostatních místnostech minimálně 18°C, v koupelně minimálně 25°C. Při návrhové teplotě pod -31°C se u rohových a ostatních místností uvažují vyšší hodnoty teploty vzduchu +22 a +20°C;
2. Ve školce: má být od 18 do 23 stupňů. Rozdíl v teplotě vzduchu závisí na účelu místnosti. Pro toalety, ložnice a herny 12 stupňů Celsia, pro pěší verandy; 30 stupňů Celsia pro kryté bazény;
3. Ve školských zařízeních: od 16°C pro ložnice a pro školy – internáty do +21°C.

Naši specialisté vám poradí, provedou individuální kalkulaci a také vyberou optimální parní a parokondenzační zařízení na základě vašich parametrů. Pošlete svůj projekt a získejte zdarma odborné posouzení jeho reálnosti.